Molekyle

Hvad er et molekyle?

Et molekyle er kendetegnet ved, at det består af mindst to atomer, der er bundet til hinanden med kovalente bindinger. Det er vigtigt, at der er tale om netop kovalente bindinger, da atomer, der er bundet sammen af ionbindinger, i stedet kaldes et salt. En kovalent binding opnås, når atomernes orbitaler overlapper hinanden, og de derved deler to eller flere elektroner i mellem sig.

Et molekyle har ikke nødvendigvis de samme egenskaber som de grundstoffer, det består af. Faktisk har molekylerne som oftest radikalt andre egenskaber. Et godt eksempel på dette er, at vand består af to hydrogenatomer samt et oxygenatom. Disse grundstoffer findes normalt som dihydrogen () og ilt (), og er begge gasser ved stuetemperatur. Dihydrogen er ekstremt brandfarligt, og ilt benyttes af musklerne i vores krop og må derfor konstant tilføres blodbanen gennem lungerne. Ser vi på vand i stedet, så er dette molekyle så absolut ikke brandfarligt, og det kan heller ikke tilføre musklerne den ilt, de har brug for ved at tilføre vand til lungerne. Endvidere kan hydrogen og oxygen også danne hydrogenperoxid . Dette stof er i koncentreret form meget giftigt, og kan på ingen måde sammenlignes med hverken vand, dihydrogen eller ilt.

Bindingstyper

Kovalente bindinger deles grundlæggende op i tre forskellige typer: enkel-, dobbelt, og tripelbindinger. Det er antallet af elektroner i bindingen, der adskiller typerne. Således består en enkelbinding af to elektroner, en dobbeltbinding af fire og en tripelbinding af seks elektroner. De to atomer, der danner bindingen, bidrager hver med halvdelen af de elektroner, der kræves i bindingen.

Organiske molekyler 

Organiske molekyler er strengt taget defineret som molekyler, der indeholder kulstofatomer (C). Alligevel betragter man ikke molekyler som kuldioxid () eller kulsyre () som organiske. Det er i praksis kun de molekyler, der indeholder bindinger mellem kulstof og hydrogen (H), der er organiske molekyler. Disse bindinger skrives typisk som C-H-bindinger. Desuden kaldes alle andre molekyler for uorganiske.

Antallet af bindinger i organiske molekyler

Ikke alle grundstoffer kan lave lige mange bindinger, og antallet af binding afhænger til en hvis grad af, hvor i det periodiske system grundstoffet er placeret. Endvidere afhænger det også af grundstoffets oxidationstal (et udtryk for, hvor mange af grundstoffets elektroner, der kan deltage i bindinger). En tommelfingerregel er dog, at halogener (17. hovedgruppe) og hydrogen laver én binding, oxygen (O) laver to, nitrogen (N) laver tre og carbon (C) laver fire bindinger. Bemærk, at dette gælder for neutrale molekyler. I tilfældet med ioner kan reglerne ikke bruges.

Eksempler på molekyler

Et af verdens mest kendte molekyler er vandmolekylet, . Det indeholder ikke nogle C-H-bindinger og er derfor et uorganisk molekyle. Da hydrogen altid danner én bindinger og oxygen to, er dette den eneste mulige strukturformel (Link) for vand.

Med denne information er det nu oplagt, at dihydrogen har følgende strukturformel.

Der ses nu på det organiske ethanolmolekyle, der har molekylformlen (link) . Foruden at være organisk er molekylet også en alkohol, da det indeholder en –OH gruppe. Igen ses at de forskellige grundstoffer laver samme antal bindinger som nævnt tidligere. Nedenfor ses desuden både strukturformlen til venstre, molekylformlen i midten og en forenklet ’stregudgave’ af strukturformlen til højre.

Molekylerne kan dog også være langt mere komplicerede, og et eksempel på dette er glukosemolekylet . Bemærk at glukosemolekylet indeholder en dobbeltbinding.

Ethanol er den alkohol, der anvendes i spiritus, mens glukose er den type sukker, kroppen anvender til at genere energi. Bemærk at molekyler, der består af de samme grundstoffer C, H og O, altså har vidt forskellige egenskaber.

Empirisk formel

Den empiriske formel for et molekyle angiver forholdet mellem de indgående grundstoffer i molekylet. For ethanol,  er den empiriske formel altså . For glukose  derimod, kan forholdet forkortes ned til , da begge formler angiver et 1:2:1-forhold mellem C, H og O. Alle tallene den empirisk formel skal dog være heltal. Den empiriske formel fortæller ikke noget om molekylets størrelse, eller hvordan atomerne i molekylet er arrangeret.

Den empirisk formel bruges eksempelvis i forbindelse med identifikationsmetoder, hvor en forbrænding af et ukendt stof kan angive stoffets procentvise indhold af de forskellige atomer. På baggrund af disse oplysninger kan den empiriske formel beregnes, og man får en oplysning om, hvilket molekyle der er tale om.